Подписывайтесь на Газету.Ru в Telegram Публикуем там только самое важное и интересное!
Новые комментарии +

Учёные вычислили, как 99% видимой Вселенной возникли «из ничего»

Группе немецких теоретиков удалось «из первых принципов» квантовой хромодинамики вычислить массы протона и нейтрона и других лёгких адронов, которые совпала с экспериментальным результатом в пределах 2%-ной ошибки вычислений. Учёным впервые удалось учесть эффекты образования виртуальных кварков – фундаментальных компонент, из которых состоят частицы атомного ядра – для частицы из трёх кварков. Прежние оценки массы таких частиц сходились с экспериментом лишь в пределах 10%-ной погрешности.

Хотя протоны и нейтроны состоят из трёх кварков, суммарная масса трио составляет лишь малую долю (чуть более 1%) измеренной массы протона. Остальное – это энергия взаимодействия между кварками, энергия колебаний поля сильного взаимодействия, описываемого квантовой хромодинамикой. Более того, при взаимодействии непрерывно рождаются и исчезают виртуальные кварки, постоянно превращающие протон или нейтрон то в одну, то в другую более экзотическую частицу; лишь при усреднении этой картины получается объект, ведущий себя, как частица атомного ядра.

Посчитать вклад взаимодействия – и особенно рождения виртуальных кварков – невероятно трудно из-за особенности этой теории, не допускающей стандартных методов приближений. Чтобы хоть как-то упростить вычисления, учёные замещают реальное пространство трёхмерной кубической решёткой, в узлы которой помещают частицы. Глюоны – частицы-переносчике взаимодействий превращаются при вычислениях в матрицы, описывающие перемещение из одного узла в другой.

Учёные под предводительством Стефана Дюрра из Института вычисления имени фон Неймана в германском Юлихе воспользовались одним из представлений такого решёточного приближения и мощнейшей сетью компьютеров института, позволяющей параллельно производить около 200 триллионов элементарных операций в секунду. Кроме того, они тщательно контролировали ошибки, которые могут возникать при вычислениях. Описание их работы опубликовано в последнем номере Science.

Полученный ими результат – 936 МэВ (плюс-минус 50 МэВ) согласуется с очень точно установленным экспериментальным значением 939 МэВ с точностью 0,3%. Однако точность своих собственных расчётов учёные оценивают в 2%. Ещё 2% неточности возникают при экстраполяции с рассчитанной решётки на решётку с нулевым ребром, которая, как принимают учёные, представляет реальный мир. Для экстраполяции учёные изучили поведение результатов расчёта для массы куда более простой частицы – пиона при уменьшении размеров решётки.

По мнению физиков, это – вообще говоря, техническое – достижение подкрепляет уверенность в работоспособности квантовой хромодинамики, получение от которой конкретных численных предсказаний печально знаменито своей трудоёмкостью. Ну а всем остальным может показаться интересным, что около 99% массы их тела – результат квантовых колебаний квантовохромодинамического вакуума и возникает, грубо говоря, из ничего. Происхождение оставшегося 1% связывают с полем Хиггса, дающим массу электронам и кваркам.

Новости и материалы
В США оценили, как повлияет избрание Трампа на помощь Украине
Более половины сторонников Трампа уверены в нечестности выборов
Названо число погибших при ударе Израиля на юге Ливана
Галант назвал израильтянам причины своего увольнения
Ученые нашли неожиданный фактор, пресекающий размножение комаров
Россияне оценили, сможет ли онлайн-образование заменить очный формат обучения
В США поддержка Трампа на общенациональном уровне упала до 44%
Китайская госкомпания Sinosure отказывает российским бизнесам в страховании
Назван пост, на который могут назначить ушедшего в отставку главу Коми Уйбу
В Нижегородской области увеличили единоразовую выплату добровольцам СВО
Харрис уличили в неловкой оплошности с телефоном в день выборов
Стало известно, сколько Трамп и Харрис потратили на президентские выборы
Назван победитель выборов в США в «пророческом регионе»
Ученые раскрыли секрет твердости поверхности Марса
Командование ВСУ обвинили в отсутствии мер для исправления провала в ДНР
Во Франции назвали стоимость церемонии открытия Нотр-Дама после ремонта
Полиция сообщила о выдаче десятков повесток в военкомат после схода в Коркино
Эксперт объяснил увольнение министра обороны Израиля
Все новости